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画力アップ
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ピクセル (画素) ディスプレイ装置の画面に表示する色情報の最小単位を 「画素」 (ピクセル: pixel) といいます。 下図左は 32×24 ピクセルで構成されている画像で、 右はこれを 8 倍に拡大してあります。 拡大画像の小さい正方形が元の画像の 「画素」 で、 画素ごとにそれぞれの色を表示しています。 コンピュータのディスプレイは、 メモリに記憶されている各画素の色のデータを表示しています。 上図のようなフルカラー表示では、 赤・青・緑の各色を 8 ビット (256 階調) で表わしていますから、 1 画素当たり 3 バイト、 32×24 画素の画像なら 32×24×3 = 2,304 バイトのメモリの情報を表示しています。 ディスプレイ全体では、 たとえば 1,280×960 ピクセルのディスプレイなら 1,280×960×3 = 3,686,400、 約 3.5M バイトにな
用語解説 【0 ~ 9】 16進数 2進数 【A ~ Z】 AND 回路 ASCII CPU 8ビットパソコン (FM-8) 8ビットパソコン (PC-8001) DRAM EBCDIC EX-OR 回路 GIF アニメ HTML IP アドレス ISBN JIS 漢字コード LED LSI MRAM NAND 回路 NOR 回路 NOT 回路 N 型半導体 OR 回路 P 型半導体 RAM ROM SCSI USB VGA WWW 【ア】 アウトラインフォント アセンブラ アナログ インタフェース 【カ】 カウンタ カウンタのしくみ キャラクタコード クロック 公開鍵暗号方式 【サ】 シフトレジスタ 正孔 【タ】 ダイオード タグ タグ (色の指定) トランジスタ 中央処理装置 (CPU) デジタル ドットフォント ドットインパクトプリンタ ドメイン 【ハ】 バーコード ハードディスク
賞は 「特等」、 「1等」、 「2等」、 「外れ」 の4種類でトランプのスーツの数と同じですが、 「外れ」 の確率が大きいので、 抽選に行ってもたいていは 「外れ」 です。 はじめから結果が分かっているようなものには 0.0161 ビット、 情報量がほとんどありません。 逆に 「特等」 は文字通り万に一つ、 滅多にないことなので、 情報量も 13.288 ビット、 外れの 825 倍もあります。 ところでこういう場合、 「平均情報量」 はどう考えればいいのでしょうか。 ここでも理屈は後回しにして、 まず計算してみます。 下にあるのは 「平均情報量電卓」 です。 テキストボックスの中に確率をすべて、 この場合 0.0001、0.001、0.01、0.9889 と 4 行で入力 し、 を押します。 答えは 0.09365782 bit になります。 トランプでは、 スペードもハートもクラブもダ
送信機です。 左の写真にあるのがスタートボタン。 これを押すとローターが 「70%」 のパワーで回転し、 裏側にある上昇ボタンを押すとフルパワーになって浮上します。 スタートボタンは押したままで、上昇ボタンを押したり離したりすることによってドラえもんをコントロールします。 送信機のプリント基板。 空飛ぶドラえもんはこの送信機も本体も充電器も、すべて片面基板の両面実装です。 これはその半田面 (表面実装面)。 左下にあるのは TX2C ATS302T、 ラジコンカーの前進・後進・右折・左折・ターボ が制御できる IC らしいです。 空飛ぶドラえもんにはそこまでの機能は必要ないので、 その一部を利用しているようです。 さて、それでは空を飛ぶメカはどうなっているのでしょうか。 さっそく解体、 といいたいところですが、 しくみを知るために分解するのはいいとしても、 終わればやはり元に戻さなくてはな
バベジ (Charles Babbage 1791~1871) は 「コンピュータの父」 として知られています。 彼が作ろうとした階差機関 (difference engine) は、 数表を計算しながら印刷することを目的としていました。 また、 解析機関 (analitical engine) は歯車を使った自動計算機ですが、 現在のコンピュータと基本的に同じ概念を持っていました。 残念ながら資金や当時の機械加工精度の不足などのため、 いずれも完成に至りませんでしたが、 バベジの先駆的な業績は高く評価されていて、 1935 年には月のクレーターのひとつに彼の名前がつけられました。 階差機関 (differrence engine) 当時イギリスでは海運が盛んでしたが、 船の位置の計算に使う数表に誤りが多く、 そのため海難事故の多発に悩まされていました。 1833年、 バベジはそのような計
画面には、やや不規則な波形が表示されています。音声の波形を模した アナログ信号です。 このようなアナログ信号をコンピュータで扱うには、 デジタル信号に変換しなくてはなりません。 「STEP」ボタンをクリックすると、棒グラフのような画面に変わります。 一定の時間間隔で信号の電圧を測定してグラフのように表示しています。 これを「標本化 (sampling)」といいます。 画面内のバーにマウスカーソルをあわせると測定された値が表示されます。 数値は画面の高さを100として表しています。 「STEP」ボタンをもう一度クリックすると、バーが2色に色分けされます。 見にくければ「V Rough」ボタンをクリックして下さい。縦軸の目盛が粗くなって、 目盛の線から下が濃くなっていることが分かりやすくなります。 このように、目盛の線に合わせて揃えると「量子化 (quantization)」されます。 画面内
8 ビットの 2 進数は、 0 ~ 255 までの 256 種類の数字を表すことができます。 それなら、 例えば 「A」 は 65、 「B」 は66 というふうに、 文字に数字を対応させれば 256 種類の文字を表すことができるはずです。 このようにして、 英数字や記号、 カナ、 あるいは画面表示や印刷、 通信に使われる制御キャラクタなどに数字を割り当ててまとめたものを、 キャラクタコードといいます。 下に表示されている図は JIS コード (情報交換用符号 (Code for Information Interchange) JIS X 0201 (1997年)) です。 "EBCDIC" をクリックすると、 EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) に変わります。 IBM が 1964 年に定めたもので、「イビシディ
「あなたはセールスマンです。 現在、下の図の印の位置にいます。 これから、印の得意先を1軒づつすべて訪問して、 もとの位置に戻ってこなければなりません。 どのような順序で訪問すれば、歩く距離を最短にできるでしょうか。」 これが、コンピュータプログラムの 難問 として有名な 巡回セールスマン問題 です。 ゲームのつもりで、気軽に 最短巡回コース を考えてみて下さい。 まず、最初に訪問する得意先の印にマウスのカーソルを合わせます。 の色がブルーに変わります。 マウスのボタンをクリックすると巡回経路が描かれます。 順次をクリックし、すべての得意先を訪問し終わったら、 最後にをクリックすれば完了です。 誤ってクリックしてしまった場合は、をダブルクリックすると 巡回経路を消去できます。 次の得意先との距離 (len)、およびこれまでの巡回コースの合計距離 (
ある日突然、 「ミルククラウンを撮りたい!」 という思いに取り憑かれました。 よくある一種の病気ですが、 気がつくとせっせと準備を進めていました。 (こうだと思ったらこうでないと気がすまない性格みたいです。 死ぬまで直りそうにありません。) ミルククラウンがきれいな形になるかどうかは偶然の産物ですが、 タイミング良く撮るには、 偶然とか運が頼りではうまくいきません。 雫が落ちたのを見てシャッターを切るというやり方では (超人的な視力と反射・運動神経があれば別ですが)、 何もかも終わった後の 「宴の果て」 といったものしか撮れません。 このあたりに、 電子回路の "出番" があります。 こういう場合はミルクの雫が落ちてくる途中に光センサを置いて、そこを雫が通り過ぎた後、 しかるべき時間をおいてストロボを発光させればいいのです。 遅延回路という、 一種のタイマーが役に立ちます。 撮影するには部
MRAM (磁気抵抗メモリ) は Magnetoresistive Random Access Memory の略語ですが、 その名の通り、 磁気によってデータを記憶するメモリです。 軍事・宇宙開発などの特殊な用途以外ではまだ普及していませんから、 MRAM (エムラム) なんて聞いたことがないかもしれません。 MRAM は最近話題になっている次世代のメモリです。 半導体メモリ (DRAM, SRAM etc.) が普及するまで、 コンピュータにはコアメモリが使われていました。 コアメモリは左の写真のように、 小さいドーナツ状の磁性体に縦、横、斜めに導線を通し、 これに電流を流して磁性体の磁化の方向を切り替えることによってデータを記憶します。 この写真のコアメモリはごく初期のもので、 記憶容量は 256 ビットです。 最近のパソコンには 2 ギガバイト程度のメモリが実装されていますから、
トランジスタは N 型半導体 と P 型半導体を N・P・N のサンドイッチ式に接合した半導体素子です (P・N・P のサンドイッチもあります)。 トランジスタには弱い電気信号を強くする増幅作用や、 スイッチの働きをするスイッチング作用などがありますが、 コンピュータではもっぱらスイッチとして大量に使われています。 半導体の材料はたいていシリコン (silicon) ですが、 純粋なシリコンの結晶は 「"半" 導体」 とはいうものの、 実はほとんど電流が流れません。 そのままではスイッチにも何にも使いようがないので、 微量の不純物を混ぜて電流が流れやすくなるようにします。 燐のような 5 価の原子を不純物に使うと N 型半導体、 硼素のような 3 価の原子を不純物に使うと P 型半導体ができます。 N 型半導体は電子が、 P 型半導体は正孔が電流を流す役割を果たします。 電子はマイナスの電
私たちが普段使用しているのは 10 進数です。 0~9 の、 10 種類の数字を使って数値を表します。 「423円」 と書けば、 百円硬貨 4 枚、 10 円硬貨 2 枚と 1 円硬貨 3 枚の、 「四百二十三円」 のことです。 10 進数の各桁には、それぞれ 102、101、100 の重みがあるからです (この 10 を 「基数」 といいます)。 2 進数 は 0 と 1 の、 2 つの数字だけで数値を表します。 10 進数の各桁に 10 倍の重みがあるように、 2 進数の各桁にもそれぞれ 2 倍の重みがあります。 2 進数の基数は 2 です。 したがって、 2進数の 1101 は、 1 × 8 + 1 × 4 + 0 × 2 + 1 × 1 = 13 (10進数) となります。 2 進数を 10 進数に変換するには、 このような計算をすればよいわけです。 下には、 8 桁の 2 進数が
「巡回セールスマン問題」 が難問である理由は、その膨大な計算量にあります。 いま、訪問すべき得意先が3軒の場合を考えてみます。 最初に訪問する得意先は3軒の内の1軒ですから、3通りの選択肢があります。 2番目の訪問先は残った2軒のうちのどちらかになります。選択肢は2になります。 3番目の訪問先は残された最後の1軒です。選択肢は1です。 したがって巡回経路の数は 3×2×1=6 ですから、全部で6通りあります。 しかし、3軒の得意先をそれぞれA、B、C とすると、 巡回経路は A-B-C、A-C-B、B-A-C、B-C-A、C-A-B、C-B-A の6種類です。 この中にはそれぞれ逆回りコースが含まれているため、 距離だけを考えるなら (3×2×1)÷2=3 でいいことになります。 訪問先が4軒ある場合は、(4×3×2×1)÷2=12 通り、 訪問先が5軒の
アイスキュロス、ソフォクレスと並んで、ギリシャ三大悲劇詩人と云われる エウピリデスの代表的悲劇 「メディア」 をご存じですか。 その不気味で残忍な魔女メディアの物語をご存じですか。 彼女は黒海の東にあるコルキスの国の王アイエーテスの王女であり、 伯母にあたるキルケから魔法を習って、それに長じていた。 彼女はアルゴー船の遠征物語の中で登場してくる。 イオルコスの王子イアソンは、父亡き後、王位を継いだ叔父ペリアスによって、 コルキスの国の宝である金色の羊毛の皮を奪い取ってくるようにとの難題を命じられる。 イアソンを亡きものにせんがためである。 コルキスは黒海の東にある国で、そこに行くだけでも容易ではない上に、到着することが出来たとしても、 金の羊毛は巨大な悪龍によって守られており、その難題は死を命じたのと同じであった。 しかし、イアソンはギリシャ中から勇士五十人を集め、船大工アルゴスに作らせた
インターネットの国別普及率 インターネットの国別普及率表 (地域別・五十音順) インターネットの国別利用者数 インターネットの国別利用者数表 (利用者数順) 情報処理概論 に戻る 目次 に戻る インターネットの国別普及率 に戻る 戻る このページは International Telecommunication Union のデータ (2012年) を参考にして作成しました。 update: update: 2014.05.11
日本語の文書データをコンピュータで処理するために、 JIS で定められた文字コード (JIS X 0208) です。 n 桁の 2 進数 は 2n の情報を表すことができますから、 7 桁なら 27 = 128 種類というわけで、 ASCII は 7 ビットで 128 種類の文字や記号、制御文字などを定めています。 アルファベットは大文字小文字あわせて 52 種類、 それに数字や記号を加えて 94 種類、 さらに様々の制御文字を加えても、 128 あれば事足りるからです。 しかし日本語は、 そうはいきません。 なにしろ漢字が、 途方もなくあります。 1 万とも、 2 万とも、 5 万とも。 常用漢字に限っても 1,945 文字ですから、 これを扱うのに必要なビット数を 情報量電卓 で計算すると、 10.93 ビットになります。 1 万文字なら 13.3 ビット、 2 万文字なら 14.3
トランジスタ は P 型半導体 と N 型半導体 を NPN、 または PNP のサンドイッチ状に接合した半導体素子で、 増幅作用やスイッチング作用を持っています。 形状・サイズには様々なものがありますが、 左の写真はその一例です。 コンピュータには膨大な数の (おそらく 100 億個ほどの…) トランジスタが使われていますが、 ほとんどは IC の中に集積されていて、 このような単体のトランジスタが使用されることは希です。 トランジスタにはエミッタ (emitter)、 ベース (base)、 コレクタ (collector) という 3 つの電極があります。 NPN 型トランジスタの場合、 ベースからエミッタにほんの少し (たとえば 1mA 程度の) 電流を流してやると、 その数百倍の電流がコレクタからエミッタに流れます。 ベースの電流を変化させるとコレクタの電流もそれに応じて大きく変
10 進数をどんどん 2 で割って、 余り (0 か 1) を並べていくと 2 進数に変換できます。 下の方に 3 桁の 10 進数が表示されています。 ボタンをクリックすると、 それを 2 で割った商と余りが表示されます。 ボタンを何度かクリックすると、 商が 0 になって枠内の表示が 「 170 = 10101010 」 のように変わります。 これで 2 進数への変換は完了です。 10 進数 「170」 を 2 進数に変換すると、 「10101010」 になります。 では、なぜ 2 で割って余りを並べていくと 2 進数に変換できるのでしょうか。 というと難しそうに思うかもしれませんが、 実は簡単です。 例えば、 13 を 2 進数にすると 1101 ですが、 この 13 を 2 進数にすることを考えてみます。 10 進数の 13 も、 2 進数の 1101 も同じ数字ですから、 10
日本語には、 常用漢字だけでも 約2,000 もの文字がありますから、 コンピュータで日本語を処理するには、文字を表すコードは 8 ビット (1バイト) では到底足りません。 JIS 漢字コード (JIS X 0208) は 2 バイトを使って、 第1バイト、第2バイト ともに 16進数表記で 21 ~ 7E の、 それぞれ 94 文字、 全体では 94×94 = 8,836 文字を表すことができる領域に、 漢字、かな、英数字、記号など 6,879 文字を割り当てています。 下図の右がそのイメージで、これは上記 JIS 漢字コード のページの図から、 文字が割り当てられている部分だけを抜き出したものです。 漢字コード全体は大きくて、小さい画面に一度に表示できませんから、 上図では左側に 16 × 16 文字のエリアだけが表示されています。 表示されているのは上図右で、少し濃くなっている部分
フォントは文字の形のデータです。 漢 という文字は、 JIS 漢字コードでは "3441" というコードで表されています。 しかしこのコードは、 「漢 という文字である」 ということを表しているだけで、 漢 という文字の 「形」 については関知しません。 漢 を実際にディスプレイに表示するためには、 漢 という文字の 「形」 が必要です。 この、 文字の形のデータがフォント です。 ドットフォント は上図のように、 文字の形を ドットの有無 で表したものです。 文字の画線部を "1"、 非画線部を "0" として 2 進数に置き換えてコンピュータに記憶させておくと、 文字を表示したり印刷したりできるようになります。 文字を美しく表わすにはドット数が増えて大容量メモリが必要になる、 文字を拡大するとギザギザが目立つ、 文字全体を平たくしたり斜体にしたりという変形が困難、 などの欠点があります
ENIAC は 1946 年、 ペンシルバニア大学のムーア校で、 モークリー (John William Mauchly) と エッカート (John Presper Eckert) らによって作られた電子計算機で、 「最初のコンピュータ」 とされています。 実際には ENIAC より先に ABC (1942 米) や コロッサス (1943 英) などが作られていましたが、 ABC は出力装置がやや不安定で未完成の状態でしたし、 Colossus は暗号解読という軍事目的で極秘裡に開発されましたから、 いずれも長い間世に知られることがありませんでした。 ENIAC も弾道計算という軍事目的で開発されたため軍事機密下に置かれていましたが、 完成したのは 1945 年秋、 第二次世界大戦はすでに終わっていたため、 ENEAC は翌 1946 年 2 月 14 日、 聖バレンタインの日に機密の
自動車のドライバーたちは他の車に自分の意志を伝えるために、いろいろなサインを発信する。 それらのサインの中、比較的新しいものは、自然発生的に生まれたものであるため、 同じサインが多様な意味を持つものがある。 その典型的なもので、正反対な二様の意味を持つものとして、パッシングとハザードランプがある。 ハイビームを点滅させるパッシングには 「どうぞお先に」 と云う意味と、「通るぞ、どけ!」 と云う意味がある。 ハザードランプの点滅には 「ありがとう」 と云う意味と、「停止するぞ」 と云う意味がある。 このため、とんだ事故が発生する。 左側車線を走っていて、右側車線のタクシーに前に割り込ませてやったら、ハザードを点滅させたので、 「ありがとう」 と云っているのだなと思っていたら、急に停車したので追突してしまった。 ハザードは停止の意味だった。と云う話を読んだことがある。 右折車線で反対車線が空く
コンピュータが理解できるプログラミング言語 (programming language) は 機械語 (machine language) だけですが、 機械語と1対1で対応して記述するプログラミング言語をアセンブラ (アセンブリ) 言語 (assembler language) といい、これを用いて作成されたプログラムを アセンブラ プログラム (assembler program) といいます。 機械語はコンピュータ (CPU) のハードウェアと密接な関係がありますから、 アセンブラ言語も CPU に依存しています。 従って、CPU が変わればアセンブラ言語も変わります。 原則として、CPU 毎にそれぞれのアセンブラ言語があります。 アセンブラ言語は機械語と1対1で対応していますから、 アセンブラ言語を学ぶことは、コンピュータを理解する近道でもあります。 し
1976年、 ホイットフィールド・ディフィー (Whitfield Diffie) は 暗号の世界に革命を起こしました。 それまでの暗号は、 すべて 秘密鍵暗号方式 (private key encryption system) と呼ばれるものでした。 たとえば下図のように、 A は H に、 B は A に、 C は U に… というふうに文字を置き換えることにすると、 "I LOVE YOU" は "M TVNX SVK" になります。 これならこの手紙が誰かに盗まれたとしても、 何が書いてあるか分からないので安心です。 ところが、 相手がこの手紙を読めるようにするためには、 暗号化に使った 「鍵」 を別途送っておかなくてはなりません。 鍵が漏洩する恐れがあり、 安全とはいいきれません。 ディフィーが考えたのは、 鍵を二つ使うことです。 ひとつは公開鍵 (public key)。 「公
難しそうな名前ですが、 常識的な 「暗号」 という言葉とほとんど同じと考えていいと思います。 暗号の歴史はずいぶん古いものですが、 1976 年以前の暗号はすべてこの 「秘密鍵暗号方式」 でした。 これまでさまざまな暗号が使われてきましたが、 どんな暗号も文書 (平文:ひらぶん) を暗号化するには 「鍵」 が必要です。 暗号文をもとの平文に復号化するためにも 「鍵」 が必要です。 暗号化のために使う鍵と復号化のために使う鍵が同じものを 「共通鍵暗号方式」 ともいい、 「鍵」 は他人に知られないよう秘密にしなければならないことから 「秘密鍵暗号方式」 といいます。 ジュリアス・シーザーが使ったとされている 「シーザー暗号」 は、 文字をいくつかずらせて暗号化します。 上の例では A を D に、 B を E にと、 3 文字ずらせているので暗号化の鍵は 「3」 です。 “I LOVE YOU
・ 情報の神ヘルメス (情報伝達) ・ テルモピレの戦い (情報伝達) ・ マラソンの名の由来 (情報伝達) ・ 褒似の狼火 (情報伝達) ・ 秀衡の情報ルート (情報伝達) ・ 忠臣蔵の情報伝達 (情報伝達) ・ 風の便り (情報伝達) ・ 植物における情報メディア・気体 (情報伝達) ・ 昆虫の情報媒体・フェロモン (情報伝達) ・ ミツバチの8の字ダンス (情報伝達) ・ イソップ童話:狼少年 (情報伝達) ・ 新イソップ童話 「兎と亀」 (情報伝達) ・ 鎌倉幕府を滅ぼした山伏たちの情報網 (情報伝達) ・ 冗長性 (情報伝達) ・ はんみょう-先達 (情報伝達) ・ 超常的情報伝達 (情報伝達) ・ 細菌も会話する (情報伝達) ・ 熱狂の伝染:その心理 (情報伝達) ・ 人体内の情報伝達 (情報伝達) ・ 内分泌系 (もう一つの人体内情報伝達) (情報伝達) ・ 人体内のインタ
JIS 漢字コード表 (JIS X 0208) 第 2 バ イ ト 2122232425262728292A2B2C2D2E2F303132333435363738393A3B3C3D3E3F404142434445464748494A4B4C4D4E4F505152535455565758595A5B5C5D5E5F606162636465666768696A6B6C6D6E6F707172737475767778797A7B7C7D7E 第1バイト21 、。,.・:;?!゛゜´`¨^ ̄_ヽヾゝゞ〃仝々〆〇ー―‐/\~∥|…‥‘’“”()〔〕[]{}〈〉《》「」『』【】+-±×÷=≠<>≦≧∞∴♂♀°′″℃¥$¢£%#&*@§☆★○●◎◇ 22◆□■△▲▽▼※〒→←↑↓〓 ∈∋⊆⊇⊂⊃∪∩ ∧∨¬⇒⇔∀∃ ∠⊥⌒∂∇≡≒≪≫√∽∝∵∫
【コンピュータと情報】 情報量 平均情報量/エントロピー アナログとデジタル 単位 コンピュータの構成 【コンピュータの原理】 ・ 2進数 2進数と16進数、10進数 10進数から2進数への変換 2進数から10進数への変換 符号つき2進数 固定小数点数 2進数の加算 (演習) 2進数の減算 補数 数当てカード(2進数のゲーム) 16進数 ・ キャラクタコード キャラクタコード キャラクタコード (2) JIS 漢字コード (JIS X 0208) JIS 漢字コード表 (JIS X 0208) シフト JIS 漢字コード ・ 論理回路 基本論理回路 論理回路の組み合わせ (演習) 半加算器 (演習) リレーによる半加算器 半加算器 (NAN
16進数は 16 を基数 として表した数値です (10進数の基数は 10、 2進数 の基数は 2 です)。 10進数は 0 から 9 までの 10種類の数字を使って数を表し、 数が 0 から 1、2、3… と順に増えていくとき、7、8、9 までは 1桁ですが、 次は桁上がりして 10 になります。 2進数は 0 と 1 の 2種類の数字を使って数を表し、 数が 0 から 1… と順に増えていくとき、 1桁で表せるのはここまでで、 次はやはり桁上がりして 10 になります (この 10 は、 10進数の "2" に相当します)。 同様に、 16進数には 16種類の数字がありますが、 文字としての数字は 0 から 9 までの 10種類しかないので、 アルファベットの A ~ F を 「数字」 として借用します。 16進数は 0 から F までの 16種類の数字を使って数を表し、 数が 0 から
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